[發明專利]一種黑曲霉的固定化方法

有效

• 申請號: 201710474115.8
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107022541B
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 應漢杰;余斌;陳勇;張欣;孫文俊;趙南
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C12N11/02
• 分類號: C12N11/02;C12N11/08;C12N11/12;C12N11/14;C12R1/685
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 肖明芳

本發明公開了一種黑曲霉的固定化方法，把經過預處理的纖維材料作為固定化介質，將黑曲霉活化后接入裝有固定化培養基的發酵容器中培養，使菌株在培養過程中吸附于纖維材料上。以聚酯纖維為固定化介質的氣升式纖維床反應器生產檸檬酸，連續生產15批，產酸水平沒有降低，發酵工藝穩定。最終檸檬酸產量88.65g/L,發酵速率1.06g/L/h，得率(檸檬酸產量/葡萄糖消耗)93.3％(w/w)。和游離發酵相比，固定化發酵的產量明顯提高，發酵周期縮短，發酵液中的菌體量明顯減少，粘稠度也隨之降低，從而有利于后期的產物和菌體的分離。

技術領域

本發明屬于工業生物技術領域，具體涉及黑曲霉的固定化方法。

背景技術

檸檬酸又名枸櫞酸，化學名稱2-羥基丙烷-1,2,3-三羧酸，是一種重要的有機酸，無色晶體，常含一分子結晶水，無臭，有很強的酸味，易溶于水。檸檬酸的物理性狀一般為無色透明或半透明晶體，或粒狀、微粒狀粉末，極易溶于水，溶解度隨溫度的升高而增大。檸檬酸是一種三羧酸類化合物，并因此而與其他羧酸有相似的性質。加熱至175℃時它會分解產生二氧化碳和水，剩余一些白色晶體。檸檬酸是一種較強的有機酸，有3個H⁺可以電離；加熱可以分解成多種產物，與酸、堿、甘油的等能發生反應。檸檬酸在自然界中分布很廣，主要存在于檸檬、柑橘、菠蘿、梅、李、桃等果實中。檸檬酸的用途非常廣泛，用于食品工業占生產量的75％以上，可做為食品的酸味劑，抗氧化劑，pH調節劑，用于清涼飲料、果醬、水果和糕點等食品中。用于醫藥工業占10％左右，主要用作抗凝血劑、解酸藥、矯味劑、化妝品等。用于化學工業等占15％左右，用作緩沖劑、絡合劑、金屬清洗劑、媒染劑、膠凝劑、調色劑等。在電子、紡織、石油、皮革、建筑、攝影、塑料、鑄造和陶瓷等工業領域中都有十分廣闊的應用。

黑曲霉(Aspergillus niger)屬于半知菌亞門，絲孢綱，絲孢目，縱梗孢科，曲霉屬真菌中的常見種。黑曲霉廣泛分布于世界各地的糧食、植物性產品和土壤中。黑曲霉的最適溫度為37℃，對營養要求較低，容易培養。黑曲霉的菌落蔓延迅速，但生長稍局限，菌絲處為白色，后變成鮮黃色直至黑色厚絨狀，背面無色或中央略帶黃褐色。頂部形成球形頂囊，其上面覆蓋一層?；鸵粚有」?，小梗雙層褐色，?；^短，上面長有成串黑褐色的球狀分生孢子。黑曲霉的菌落形態比較特殊，容易分辨和分離。黑曲霉可以生產淀粉酶、酸性蛋白酶、纖維素酶等酶制劑和檸檬酸、葡萄糖酸、草酸等有機酸，是一種重要的發酵工業菌種?，F在工業上一般采用液體發酵培養，但是由于黑曲霉在液體培養時菌量很大，造成發酵液過于粘稠，從而影響了發酵時營養物質的傳遞，同時對產物與菌體的分離也會造成不利的影響。

隨著固定化技術的快速發展，現該技術已廣泛應用于生物發酵領域。將絲狀真菌菌絲體固定在谷?；蚱渌恍┒栊圆牧仙?，或者采用海藻酸鈉等載體材料包埋的方法，重復使用，既降低了發酵液粘度，利于氧氣及營養物質的傳遞，提高了細胞利用率和生物反應速率，同時也便于產物的分離提取等后處理加工。近年來，絲狀真菌的固定化發酵生產得到了越來越多的關注。

目前應用于黑曲霉的固定方法常見的有吸附法和包埋法，但是國內仍然以包埋法為主。王建龍等用質量分數為1.5％的海藻酸鈉包埋一定量的孢子，于搖瓶中培養11天后，發酵液中檸檬酸產量達到40g/L，并經過了6批次連續重復發酵產酸穩定在較高水平。周劍平等采用聚乙烯醇凝膠載體固定黑曲霉的孢子，以初始糖濃度130g/L的玉米粉水解液為底物進行發酵，連續發酵8個周期后，檸檬酸產量可以保持穩定，始終保持在86～92g/L，產率達到70.7％。但是，包埋法所用到的凝膠顆粒機械性能很差，在攪拌發酵的時候很容易發生破碎，同時，包埋法仍然會對顆粒中心的菌體的氧氣和營養物質的傳遞造成阻礙，因此對其檸檬酸的生產效率有了一定的限制。為了更進一步提高檸檬酸的生產效率，簡化生產工藝，降低生產成本，仍需要尋找更加天然、高效的固定化材料。